(57)【要約】【課題】冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができ、しかも圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と膨張機構によって膨張させる冷媒の量とを常に等しくすることのできる圧縮機を提供する。【解決手段】第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。【選択図】図１
2007198182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する第１回転部材と、
流体を膨張させる膨張機構と、
第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、
第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、
第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、
第１回転部材に設けられたリングギアと、
第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、
第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えた
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
流体を圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する第１回転部材と、
流体を膨張させる膨張機構と、
第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、
第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、
第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、
第２回転部材に設けられたリングギアと、
第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、
第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えた
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
流体を圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する第１回転部材と、
流体を膨張させる膨張機構と、
第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、
第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、
第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、
第３回転部材に設けられたリングギアと、
第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、
第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えた
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
流体を圧縮する圧縮機構と、
圧縮機構を駆動する第１回転部材と、
流体を膨張させる膨張機構と、
第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、
第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、
第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、
第３回転部材に設けられたリングギアと、
第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、
第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えた
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
前記第１回転部材、第２回転部材、第３回転部材、圧縮機構、膨張機構、回転付与手段、リングギア、プラネタリーギア及びサンギアを収容する圧縮機本体を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の圧縮機。
【請求項６】
前記第１回転部材を一端が圧縮機本体から突出するように形成した
ことを特徴とする請求項５記載の圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮機本体内に設けられ、第１回転部材を駆動する駆動手段を備えた
ことを特徴とする請求項５または６記載の圧縮機。
【請求項８】
前記圧縮機構を、圧縮機本体内に吸入した流体を圧縮する第１圧縮機構と、第１圧縮機構によって圧縮された流体を圧縮する第２圧縮機構とから構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷凍・冷蔵ショーケース、自動販売機、空気調和装置等に用いられる圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機としては、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する回転軸とを備え、エンジンからの動力によって回転軸を回転させることにより、冷媒を圧縮するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、従来の圧縮機には冷媒としてフロンガスが用いられていたが、環境への影響を考慮し、近年では冷媒として二酸化炭素が用いられるようになってきている。しかしながら、二酸化炭素を用いると従来の冷媒を使う場合と比較して冷却運転の効率が低く、省エネルギー化を図ることができないという問題点があった。
【０００４】
そこで、他の圧縮機としては、回転軸と、回転軸を駆動する電動モータと、回転軸の一端側に設けられ、回転軸が回転することにより冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構と、回転軸の他端側に設けられ、冷媒を膨張させることにより回転軸を回転させるスクロール型の膨張機構とを備え、圧縮機構によって圧縮された冷媒が放熱器を通過した後に膨張機構によって膨張し、膨張機構によって膨張した冷媒が蒸発器において蒸発し、蒸発器を通過した冷媒が再び圧縮機構によって圧縮されるようにし、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平５−６００７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記他の圧縮機では、圧縮機構によって圧縮した冷媒を膨張機構によって膨張させ、膨張機構によって膨張させた冷媒を圧縮機構によって圧縮するようにしているので、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくしなければならない。また、圧縮機構が１サイクル当たりに圧縮する冷媒の量は蒸発器を通過した後の冷媒の圧力によって変化し、膨張機構が１サイクル当たりに膨張させる冷媒の量は放熱器を通過した後の冷媒の圧力によって変化する。
【０００６】
しかしながら、一般的に放熱器は空冷方式であることから、放熱器を通過した後の冷媒の温度は外気温により変化し、冷媒の温度によって冷媒の圧力が変化する。また、蒸発器において蒸発する冷媒の量は外気温により変化し、蒸発する冷媒の量によって蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が変化する。さらに、圧縮機構の作動と膨張機構の作動とが回転軸を介して連動しているので、放熱器を通過した後の冷媒の圧力や蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が外気温によって変化すると、膨張機構によって膨張させる冷媒の量を圧縮機構によって圧縮する冷媒の量と等しくすることができない。このため、例えば膨張機構によって膨張させる冷媒の量が圧縮機構によって圧縮する冷媒の量よりも少ない場合、蒸発器を通過した後の冷媒の圧力が徐々に低くなり、冷凍効率が低下するという問題点があった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができ、しかも圧縮機構によって圧縮する流体の量と膨張機構によって膨張させる流体の量とを常に等しくすることのできる圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、流体を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第１回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えている。
【０００９】
これにより、膨張機構によって流体を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のリングギアに歯合していることから、膨張機構によって流体を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のリングギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第２回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１０】
また、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、流体を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第２回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第３回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えている。
【００１１】
これにより、膨張機構によって流体を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のリングギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって流体を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のリングギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のサンギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１２】
また、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、流体を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第１回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第２回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えている。
【００１３】
これにより、膨張機構によって流体を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のサンギアは第１回転部材のプラネタリーギアに歯合していることから、膨張機構によって流体を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のプラネタリーギアに第２回転部材のサンギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【００１４】
また、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する第１回転部材と、流体を膨張させる膨張機構と、第１回転部材と同軸上に配置され、膨張機構によって流体を膨張させることにより回転する第２回転部材と、第１回転部材と同軸上に配置された第３回転部材と、第３回転部材を任意の回転速度で回転させる回転付与手段と、第３回転部材に設けられたリングギアと、第２回転部材に設けられ、リングギアに径方向内側から歯合するプラネタリーギアと、第１回転部材に設けられ、プラネタリーギアにリングギアの径方向内側から歯合するサンギアとを備えている。
【００１５】
これにより、膨張機構によって流体を膨張させることにより第２回転部材が回転し、第２回転部材のプラネタリーギアは第１回転部材のサンギアに歯合していることから、膨張機構によって流体を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができる。また、第１回転部材のサンギアに第２回転部材のプラネタリーギアが歯合していることから、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差に応じてプラネタリーギアが自転する。また、プラネタリーギアには第３回転部材のリングギアが歯合するとともに、回転付与手段によって第３回転部材を任意の回転速度で回転させることができるので、回転付与手段によって第１回転部材と第３回転部材との間に任意の回転速度差を設け、プラネタリーギアを任意の回転速度で自転させることができる。即ち、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、膨張機構によって流体を膨張させることにより、第１回転部材に回転力を付与することができるので、流体が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構の駆動を補助することができる。また、回転付与手段によって第３回転部材の回転速度を変えることにより、第１回転部材と第２回転部材との回転速度差を任意に調整することができるので、例えば、圧縮機構によって圧縮された流体が膨張機構によって膨張し、膨張機構によって膨張した流体が圧縮機構によって圧縮される冷凍回路において、圧縮機構によって圧縮される流体の量よりも膨張機構によって膨張する流体の量が少なく、圧縮機構に吸入される流体の圧力が徐々に低下し始めた場合は、第３回転部材の回転速度を変えて第１回転部材よりも第２回転部材の回転速度を大きくすることにより、圧縮機構に吸入される流体の圧力を上昇させることができる。従って、第３回転部材の回転速度を調整することにより、圧縮機構によって圧縮する流体の量と膨張機構によって膨張させる流体の量とを常に等しくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１乃至図５は本発明の一実施形態を示すもので、図１は圧縮機の側面断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は冷凍回路の回路図、図４乃至図５は遊星歯車機構の動作説明図である。
【００１８】
本実施形態の圧縮機は、冷媒を圧縮するための圧縮機構１０と、圧縮機構１０を駆動するための第１回転部材１と、冷媒を膨張させるための膨張機構２０と、第１回転部材１と同軸上に配置され、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより回転する第２回転部材２と、第１回転部材１と同軸上に配置された第３回転部材３と、第３回転部材３を任意の回転速度で回転させるための回転付与手段としての電動モータ３０と、第１回転部材１に設けられたリングギア４１と、第２回転部材２に設けられた複数のプラネタリーギア５１と、第３回転部材３に設けられたサンギア３ａと、第１回転部材１、第２回転部材２、第３回転部材３、圧縮機構１０、膨張機構２０、電動モータ３０、リングギア４１、プラネタリーギア５１及びサンギア３ａを収容する円柱状の圧縮機本体７０とを備えている。尚、冷媒としては二酸化炭素を用いる。また、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａによって周知の遊星歯車機構が構成されている。
【００１９】
圧縮機構１０は圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。また、圧縮機構１０は、第１固定スクロール部材１１と、一端面が第１固定スクロール部材１１に対向するように設けられた第１可動スクロール部材１２と、第２固定スクロール部材１３と、一端面が第２固定スクロール部材１３に対向するように設けられた第２可動スクロール部材１４と、第１固定スクロール部材１１と第２固定スクロール部材１３との間に設けられたスペーサ１５とを有する。第１固定スクロール部材１１及び第１可動スクロール部材１２によって第１圧縮機構Ｐ１が形成され、第２固定スクロール部材１３及び第２可動スクロール部材１４によって第２圧縮機構Ｐ２が形成されている。
【００２０】
第１固定スクロール部材１１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１１ａを有する。第１固定スクロール部材１１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第１固定スクロール部材１１の外周面側には第１固定スクロール部材１１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吸入孔１１ｂが設けられている。即ち、吸入孔１１ｂを介して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に冷媒が吸入される。
【００２１】
第１可動スクロール部材１２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１２ａを有する。渦巻状突起１２ａは第１固定スクロール部材１１の渦巻状突起１１ａと係合している。第１可動スクロール部材１２の中央部には吐出孔１２ｂが設けられている。即ち、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間で圧縮された冷媒が吐出孔１２ｂから吐出される。
【００２２】
第２固定スクロール部材１３は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起１１ａを有する。第２固定スクロール部材１３は第１固定スクロール部材１１よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置されている。第２固定スクロール部材１３は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第２固定スクロール部材１３の中央部には第２固定スクロール部材１３を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔１３ｂが設けられている。即ち、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間で圧縮された冷媒が吐出孔１３ｂから吐出される。
【００２３】
第２可動スクロール部材１４は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起１４ａを有する。渦巻状突起１４ａは第２固定スクロール部材１３の渦巻状突起１３ａと係合している。第２可動スクロール部材１４の外周面側には吸入孔１４ｂが設けられている。即ち、吸入孔１４ｂを介して第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に冷媒が吸入される。
【００２４】
第１回転部材１は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第１回転部材１の軸方向一端側は圧縮機本体７０の軸方向一端側から突出している。即ち、図示しないエンジンからの動力を第１回転部材１の軸方向一端側に伝達することにより、第１回転部材１を回転させることができる。第１回転部材１の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置されている。第１回転部材１の軸方向一端側は周知のベアリング６１ａを介して第１仕切壁６１に回転自在に支持されている。第１回転部材１の軸方向他端側は周知のベアリング６２ａを介して第２仕切壁６２に回転自在に支持されている。各仕切壁６１，６２は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。また、第１仕切壁６１は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向一端側に配置され、第２仕切壁６２は圧縮機構１０よりも圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第１仕切壁６１の外周面側には流路６１ｂが設けられ、流路６１ｂは第１仕切壁６１の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。第２仕切壁６２の外周面側には流路６２ｂが設けられ、流路６２ｂは第２仕切壁６２の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００２５】
ベアリング６１ａとベアリング６２ａとの間の第１回転部材１には他の部分に対して偏心している偏心部１ａが設けられている。偏心部１ａは図示しないベアリングを介して第１可動スクロール部材１２及び第２可動スクロール部材１４に連結している。偏心部１ａは各可動スクロール部材１２，１４に対して回転可能である。また、各可動スクロール部材１２，１４はそれぞれ図示しない回転規制部材によって回転を規制されている。即ち、第１回転部材１が回転すると、各可動スクロール部材１２，１４が所定の旋回運動を行う。
【００２６】
第１回転部材１の他端側には円板状部４０が設けられている。円板状部４０は、第１回転部材１の他端側から径方向外側に延びる径方向延設部４０ａと、径方向延設部４０ａの外周面側から圧縮機本体７０の軸方向他端側に延びる軸方向延設部４０ｂと、軸方向延設部４０ｂにおける圧縮機本体７０の軸方向他端側から径方向内側に延びる先端部４０ｃとを有する。先端部４０ｃの内周面にリングギア４１が形成されている。
【００２７】
膨張機構２０は、固定スクロール部材２１と、一端面が固定スクロール部材２１に対向するように設けられた可動スクロール部材２２とを有する。
【００２８】
固定スクロール部材２１は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向一端側に渦巻状突起２１ａを有する。固定スクロール部材２１は圧縮機本体７０の内面に固定され、圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。固定スクロール部材２１の中央部には固定スクロール部材２１を圧縮機本体７０の軸方向に貫通する吐出孔２１ｂが設けられている。即ち、各スクロール部材２１，２２によって膨張した冷媒は吐出孔２１ｂから吐出される。
【００２９】
可動スクロール部材２２は円板状に形成され、圧縮機本体７０の軸方向他端側に渦巻状突起２２ａを有する。渦巻状突起２２ａは固定スクロール部材２１の渦巻状突起２１ａと係合している。可動スクロール部材２２の圧縮機本体７０における軸方向一端側にはボス部２２ｂが設けられ、ボス部２２ｂは圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒状である。
【００３０】
第２回転部材２は圧縮機本体７０の軸方向に延びる円柱状のシャフトである。第２回転部材２の軸方向一端は圧縮機本体７０の軸方向中央部に配置され、第２回転部材２の軸方向他端は圧縮機本体７０の軸方向他端側に配置されている。第２回転部材２の軸方向一端は周知のベアリング４０ｄを介して円板状部４０に回転自在に支持されている。第２回転部材２の軸方向他端側は周知のベアリング６３ａを介して第３仕切壁６３に回転自在に支持されている。第２回転部材２はベアリング４０ｄとベアリング６３ａとの間を周知のベアリング６４ａを介して第４仕切壁６４に回転自在に支持されている。各仕切壁６３，６４は圧縮機本体７０の内面に固定され、それぞれ圧縮機本体７０内を軸方向に仕切っている。第３仕切壁６３は一端面が可動スクロール部材２２に沿うように設けられている。また、可動スクロール部材２２には圧縮機本体７０の軸方向他端側から当接部材６３ｂが当接し、当接部材６３ｂは第３仕切壁６３に固定されている。第３仕切壁６３の外周面側には流路６３ｃが設けられ、流路６３ｃは第３仕切壁６３の一端面側から他端面側に冷媒を流通させる。
【００３１】
第２回転部材２の軸方向他端には他の部分に対して偏心している偏心部２ａが設けられている。偏心部２ａは周知のベアリング２ｂを介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに連結している。偏心部２ａはボス部２２ｂに対して回転可能である。また、可動スクロール部材２２は図示しない回転規制機構によって回転を規制されている。即ち、各スクロール部材２１，２２の間で冷媒が膨張すると、可動スクロール部材２２が所定の旋回運動を行う。また、可動スクロール部材２２の旋回運動により第２回転部材２が回転する。
【００３２】
第２回転部材２の一端側には円板状のプラネタリーキャリア５０が設けられている。プラネタリーキャリア５０は円板状部４０の軸方向延設部４０ｂの径方向内側に配置されている。プラネタリーキャリア５０の外周面側には各プラネタリーギア５１が設けられ、各プラネタリーギア５１は互いにプラネタリーキャリア５０の周方向に間隔をおいて設けられている。各プラネタリーギア５１はそれぞれプラネタリーキャリア５０に対して回転自在である。
【００３３】
電動モータ３０は周知のサーボモータから成る。電動モータ３０は、第２回転部材２の外周面側に配置された円筒状のステータ３１と、ステータ３１の外周面側に配置された円筒状のロータ３２とを有する。ステータ３１は複数の巻芯を有し、第４仕切壁６４に固定されている。ロータ３２は永久磁石から成る。即ち、電動モータ３０はロータ３２を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３４】
第３回転部材３は、ロータ３２の外周面側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる円筒部３ｂと、円筒部３ｂの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向内側に延びる径方向延設部３ｃと、径方向延設部３ｃの径方向内側から圧縮機本体７０の軸方向一端側に延びる軸方向延設部３ｄと、軸方向延設部３ｄの圧縮機本体７０における軸方向一端側から径方向外側に延びる先端部３ｅとを有する。先端部３ｅの外周面にサンギア３ａが形成され、サンギア３ａは各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合している。第３回転部材３は周知のベアリング６５ａを介して第５仕切壁６５に回転自在に支持されている。また、円筒部３ｂの内周面にロータ３２が固定されている。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。
【００３５】
圧縮機本体７０は、圧縮機本体７０の軸方向に延びる円筒部７０ａと、円筒部７０ａの両端を閉鎖する一対の端面部７０ｂとを有する。各端面部７０ｂは溶接によって円筒部７０ａに固定されている。
【００３６】
圧縮機本体７０には第１吸入口７１、第１吐出口７２、第２吸入口７３及び第２吐出口７４とが設けられている。
【００３７】
第１吸入口７１は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から円板状部４０の外周面側に冷媒を吸入する。第１吐出口７２は圧縮機本体７０の軸方向一端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向一端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第１吸入口７１から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６２ｂ及び吸入孔１１ｂを通過して第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２との間に流入し、第１固定スクロール部材１１と第１可動スクロール部材１２によって圧縮された冷媒は吐出孔１２ｂから吐出される。また、吐出孔１２ｂから吐出された冷媒は吸入孔１４ｂから第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４との間に流入し、第２固定スクロール部材１３と第２可動スクロール部材１４によって圧縮された冷媒は吐出孔１３ｂから吐出される。このように、冷媒を段階的に圧縮するようにしているので、フロンガスに比べて高い圧力まで圧縮する必要のある二酸化炭素を容易に圧縮することができる。
【００３８】
第２吸入口７３は円筒部７０ａを径方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０外から第３仕切壁６３と第４仕切壁６４との間に冷媒を吸入する。第２吐出口７４は圧縮機本体７０の軸方向他端側の端面部７０ｂを軸方向に挿通する管状部材から成り、圧縮機本体７０の軸方向他端側から圧縮機本体７０外に冷媒を吐出する。即ち、第２吸入口７３から圧縮機本体７０内に吸入された冷媒は流路６３ｃを通過して各スクロール部材２１，２２の間に流入し、各スクロール部材２１，２２の間で膨張した冷媒が吐出孔２１ｂを通過して第２吐出口７４から吐出される。
【００３９】
以上のように構成された圧縮機においては、各吸入口７１，７３及び各吐出口７２，７４は圧縮機本体７０外の機器に接続され、冷媒回路が構成されている（図３参照）。即ち、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が放熱器１００に流入する。放熱器１００はファン１０１によって空冷されている。放熱器１００を通過した冷媒は膨張機構２０によって膨張し、吸熱器１１０に流入する。冷媒は吸熱器１１０内で気化し、気化した冷媒は再び圧縮機構１０に流入する。
【００４０】
また、放熱器１００内を給湯器１２０の配管が挿通しており、給湯器１２０の配管内の水が放熱器１００内の冷媒と熱交換を行うことにより、給湯器１２０内の水が加熱される。
【００４１】
一方、吸熱器１１０を室内機１３０の配管が挿通しており、室内機１３０の配管内の流体が吸熱器１１０内の冷媒と熱交換を行うことにより、室内機１３０の配管内の流体が冷却される。室内機１３０の配管内の流体はポンプ１４０によって流通する。
【００４２】
次に、各回転部材１，２，３、リングギア４１、各プラネタリーギア５１及びサンギア３ａの動作について説明する。
【００４３】
先ず、第１回転部材１の回転を開始した直後について説明する（図４参照）。この場合、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒がまだ膨張機構２０に流入していないので、膨張機構２０によって第２回転部材２が回転しない。即ち、第２回転部材２が停止していることから、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しない。この状態で第１回転部材１が回転すると、各プラネタリーギア５１が自転する。また、各プラネタリーギア５１の回転力がサンギア３ａに伝達され、第３回転部材３が第１回転部材１と反対方向に回転する。第３回転部材３が回転することにより、ステータ３１の周りをロータ３２が回転し、電動モータ３０によって発電が行われる。電動モータ３０によって発電された電気を図示しない蓄電装置に充電するとともに、充電された電気を電動モータ３０の駆動等に用いることにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００４４】
続いて、圧縮機構１０によって圧縮された冷媒が膨張機構２０に流入する際について説明する。膨張機構２０に圧縮された冷媒が流入すると、膨張機構２０によって第２回転部材２が第１回転部材１と同一の方向に回転する。第２回転部材２の回転速度が第１回転部材１の回転速度よりも遅い場合は、各プラネタリーギア５１はサンギア３ａの周りを公転しながら公転方向に自転する（図５参照）。
【００４５】
即ち、第１回転部材１のリングギア４１に第２回転部材２の各プラネタリーギア５１が歯合していることから、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１にサンギア３ａが歯合していることから、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて第２回転部材２と第３回転部材３との間に回転速度差が生ずる。
【００４６】
また、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。
【００４７】
ここで、膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも少ない場合、吸熱器１１０を通過する冷媒の圧力が低下する。また、吸熱器１１０を通過する冷媒の圧力が低下すると、圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量が減少し、冷凍効率が低下する。冷凍効率の低下を防止するには、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を調整し、圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量と膨張機構２０によって膨張する冷媒の量とを等しくする必要がある。
【００４８】
各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を設けることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができる。また、各プラネタリーギア５１の自転速度に応じて、第１回転部材１と第２回転部材２との間に回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第３回転部材３の回転速度を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。
【００４９】
例えば、第２回転部材２の回転速度を第１回転部材１の回転速度よりも大きくする場合は、第３回転部材３の回転速度を第２回転部材２の回転速度よりも大きくする。これにより、各プラネタリーギア５１がサンギア３ａの周りを公転しながら、第３回転部材３と第２回転部材２との回転速度差に応じて公転方向と反対方向に自転する。また、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。
【００５０】
このように、本実施形態の圧縮機によれば、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア５１は第１回転部材１のリングギア４１に歯合していることから、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００５１】
また、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転するとともに、第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差に応じて各プラネタリーギア５１が自転し、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができるので、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができる。従って、例えば圧縮機構１０によって圧縮される冷媒の量よりも膨張機構２０によって膨張する冷媒の量が少なく、圧縮機構１０に吸入される冷媒の圧力が徐々に低下し始めた場合は、第３回転部材３の回転速度を変えて第１回転部材１よりも第２回転部材２の回転速度を大きくすることにより、圧縮機構１０に吸入される冷媒の圧力を上昇させることができる。即ち、第３回転部材３の回転速度を調整することにより、圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量と膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量とを常に等しくすることができる。
【００５２】
また、第１回転部材１を一端側が圧縮機本体７０から突出するように形成したので、第１回転部材１にエンジン等の外部の動力源から動力を伝達することができる。
【００５３】
また、圧縮機構１０を、圧縮機本体７０内に吸入した冷媒を圧縮する第１圧縮機構Ｐ１と、第１圧縮機構Ｐ１によって圧縮された冷媒を圧縮する第２圧縮機構Ｐ２とから構成したので、フロンガスに比べて高圧に圧縮する必要のある二酸化炭素を段階的に圧縮することができ、第１回転部材１の駆動トルクの低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００５４】
尚、本実施形態では、第１回転部材１の一端側を圧縮機本体７０から突出させ、エンジン等の外部の動力源によって第１回転部材１を回転させるようにしたものを示したが、図６に示すように、第１回転部材１の一端を圧縮機本体７０内に収容するとともに、第１回転部材１を駆動する駆動手段としての第２電動モータ８０を設けることも可能である。
【００５５】
この場合、第２電動モータ８０は第２仕切壁６２と円板状部４０との間に配置されている。また、電動モータ８０は、圧縮機本体７０の内面に固定された円筒状のステータ８１と、ステータ８１の内周面側に配置され、第１回転部材１の外周面に固定されたロータ８２とを有する。ステータ８１は複数の巻芯を有する周知の構造であり、ロータ８２は円筒状の永久磁石から成る。
【００５６】
これにより、エンジン等の外部の動力源からの動力を用いることなく第１回転部材１を回転させることができるので、走行状態によってエンジンが停止するハイブリットカーに圧縮機を用いる場合に極めて有利である。
【００５７】
尚、本実施形態では、リングギア４１を第１回転部材１に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第２回転部材に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設けたものを示したが、図７に示すように、リングギア４１を第２回転部材２に設けるとともに、複数のプラネタリーギア５１を第１回転部材１に設け、サンギア３ａを第３回転部材３に設け、各プラネタリーギア５１をリングギア４１に径方向内側から歯合させ、サンギア３ａを各プラネタリーギア５１にリングギア４１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００５８】
この場合は、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のリングギア４１は第１回転部材１の各プラネタリーギア５１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００５９】
また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア５１は第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材３を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア５１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア５１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量と膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量とを常に等しくすることができる。
【００６０】
また、図８に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第１回転部材１に設け、サンギア２２０ａを第２回転部材２に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００６１】
この場合、リングギア２０１は第３回転部材２００の内周面に設けられている。第３回転部材２００は圧縮機本体７０の内面に周知のベアリング２００ａによって回転自在に支持され、第３回転部材２００の内周面にロータ３２が固定されている。
【００６２】
また、各プラネタリーギア２１１は第３回転部材２００の内周面側に配置された円板状のプラネタリーキャリア２１０に設けられている。また、各プラネタリーギア２１１は互いにプラネタリーキャリア２１０の周方向に間隔をおいて設けられている。
【００６３】
また、サンギア２２０ａは各プラネタリーギア２１１の内側に配置された円板状部２２０の外周面に設けられ、円板状部２２０は第２回転部材２の一端に設けられている。また、第１回転部材１の端部は円板状部２２０に周知のベアリング２２０ｂを介して回転自在に支持されている。
【００６４】
これにより、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２のサンギア２２０ａは第１回転部材１の各プラネタリーギア２１１に歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００６５】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第１回転部材１と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差を任意に調整することができ、圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量と膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量とを常に等しくすることができる。
【００６６】
また、図９に示すように、リングギア２０１を第３回転部材２００に設けるとともに、複数のプラネタリーギア２１１を第２回転部材２に設け、サンギア２２０ａを第１回転部材１に設け、各プラネタリーギア２１１をリングギア２０１に径方向内側から歯合させ、サンギア２２０ａを各プラネタリーギア２１１にリングギア２０１の径方向内側から歯合させることも可能である。
【００６７】
この場合、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより第２回転部材２が回転し、第２回転部材２の各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１のサンギア２２０ａに歯合しているので、膨張機構２０によって冷媒を膨張させることにより、第１回転部材１に回転力を付与することができる。即ち、冷媒が膨張する際のエネルギーを用いて圧縮機構１０の駆動を補助することができる。
【００６８】
また、各プラネタリーギア２１１は第１回転部材１と第２回転部材２との回転速度差に応じて自転する。また、各プラネタリーギア２１１は第２回転部材２と第３回転部材２００との回転速度差に応じて自転する。さらに、電動モータ３０は第３回転部材２００を任意の回転速度で回転させることができる。これにより、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材２００との間に任意の回転速度差を生じさせることにより、各プラネタリーギア２１１を任意の回転速度で自転させることができ、第１回転部材１と第２回転部材２との間に各プラネタリーギア２１１の自転速度に応じた回転速度差が生ずる。即ち、電動モータ３０によって第２回転部材２と第３回転部材３との回転速度差を変えることにより、第１回転部材１と第２回転部材２の回転速度差を任意に調整することができ、圧縮機構１０によって圧縮する冷媒の量と膨張機構２０によって膨張させる冷媒の量とを常に等しくすることができる。
【００６９】
尚、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いるようにしたものを示したが、冷媒としてイソブタンやプロパン等の炭化水素系冷媒を用いることも可能であり、フロンガスを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態を示す圧縮機の側面断面図
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図
【図３】冷凍回路の回路図
【図４】遊星歯車機構の動作説明図
【図５】遊星歯車機構の動作説明図
【図６】本実施形態における第１回転部材の他の駆動方法を示す圧縮機の側面断面図
【図７】本実施形態における遊星歯車機構の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図８】本実施形態における遊星歯車機構の他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【図９】本実施形態における遊星歯車機構のさらに他の変形例を示す圧縮機の側面断面図
【符号の説明】
【００７１】
１…第１回転部材、２…第２回転部材、３…第３回転部材、３ａ…サンギア、１０…圧縮機構、１１…第１固定スクロール部材、１２…第１可動スクロール部材、１３…第２固定スクロール部材、１４…第２可動スクロール部材、２０…膨張機構、２１…固定スクロール部材、２２…可動スクロール部材、３０…電動モータ、３１…ステータ、３２…ロータ、４０…円板状部、４１…リングギア、５０…プラネタリーキャリア、５１…プラネタリーギア、６１…第１仕切壁、６２…第２仕切壁、６３…第３仕切壁、６４…第４仕切壁、６５…第５仕切壁、７０…圧縮機本体、８０…第２電動モータ、８１…ステータ、８２…ロータ、１００…放熱器、１１０…吸熱器、１２０…給湯器、１３０…室内機、１４０…ポンプ、２００…第３回転部材、２０１…リングギア、２１０…プラネタリーキャリア、２１１…プラネタリーギア、２２０…円板状部、２２０ａ…サンギア、Ｐ１…第１圧縮機構、Ｐ２…第２圧縮機構。
【図１】
2007198182.tif 000003
【図２】
2007198182.tif 000004
【図３】
2007198182.tif 000005
【図４】
2007198182.tif 000006
【図５】
2007198182.tif 000007
【図６】
2007198182.tif 000008
【図７】
2007198182.tif 000009
【図８】
2007198182.tif 000010
【図９】
2007198182.tif 000011